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《东北师范大学》 2018年
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多酸对宽带隙氧化物半导体的性能修饰及其光电催化应用

时红玉  
【摘要】:太阳能是储量丰富的清洁能源,而它的开发和利用主要依赖于半导体材料。半导体材料能够实现太阳能到电能或化学能的直接转换,而在光电催化方面,可实现光电催化降解有机污染物、光解水产氢、产氧等。但是,半导体材料也存在着不足,如在光照条件下的光生电子-空穴复合速度快,导致载流子的密度下降,实际光电转换效率低。多金属氧酸盐(简称多酸),作为一类良好的电子接受体,可以捕获并传导半导体材料在光照条件下产生的光生电子,这样就起到了降低光生载流子对的复合率,提高光电性能作用。本文以多酸为修饰组分,制备了宽带隙半导体与多酸的复合材料,并考察了复合材料的光导性能和气敏性能。具体工作如下:1.制备了不同数目Ti取代型多酸PW_(11)Ti和PW_(10)Ti_2修饰的TiO_2薄膜,并且测试了其在可见光下光电性能以及气体传感性能。结果表明,多酸的引入,能明显提高TiO_2的光电转换效率。此外复合材料展现了良好的对丙酮气体的气敏性能。其中PW_(11)Ti修饰的TiO_2薄膜,可对浓度小于50 ppm的丙酮气体有较明显响应,极大提升了TiO_2薄膜对丙酮气体的传感性能。2.采用二次水热法制备了一维ZnO纳米棒,并且通过连续离子层沉积法制备了CoW_(12)/ZnO和SiW_(11)/ZnO复合物薄膜。研究了他们在可见光下光电催化降解罗丹明B、苯酚等有机物的效率。结果表明,二次水热生长的ZnO纳米棒可提供较多多酸负载位点和光电催化时的催化位点,CoW_(12)的引入可明显提高ZnO对罗丹明B降解效率。相比于单纯ZnO纳米棒,SiW_(11)/ZnO对苯酚的降解效率提高了约2.2倍。3.制备了同多酸修饰的TiO_2薄膜,考察了Mo_6O_(19)、Mo_8O_(26)和W_(10)O_(32)对TiO_2的光电性能的影响,并研究了Mo_8O_(26)对罗丹明B的吸附性能以及解吸附的条件。结果表明,同多酸盐对TiO_2的光电化学性能有一定提高。且酸性条件下,5 mg的Mo_8O_(26)对罗丹明B的吸附效率1分钟便可达到98.5%。采用不同解吸附剂进行解吸附测试时发现,当V_(乙醇)与V_水体积比为4:1时解吸附效率较高,可达90%左右。
【学位授予单位】:东北师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TB383.2;TB33

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